中國工程院鄔賀銓：從算網(wǎng)協(xié)同到算電協(xié)同 應(yīng)多措并舉優(yōu)化智算中心能效

3月19日消息（苡臻）3月19日-20日，以“攜手同行，共筑綠色未來”為主題，由中國國防郵電職工技術(shù)協(xié)會(huì)、中國通信企業(yè)協(xié)會(huì)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營專業(yè)委員會(huì)主辦的“算電協(xié)同綠色發(fā)展及應(yīng)用跨行業(yè)生態(tài)論壇”在北京成功召開。

會(huì)上，中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)專家咨詢委員會(huì)主任鄔賀銓發(fā)表題為“從算網(wǎng)協(xié)同到算電協(xié)同”的主題演講。他指出，2024年全球總算力約1200 EFlops，超算占1~2%，通算占70~80%，智算占20~30%?！爸撬惚旧戆l(fā)展很快，但取代不了通算?！蓖ㄋ闩c智算都可兼有對方部分能力，但各自強(qiáng)項(xiàng)難以互相替代。算力是基礎(chǔ)，云計(jì)算提供組織服務(wù)能力。

從能效來看，超算能效最低但其在總算力中占比僅1%~2%；通算能效還有很大改進(jìn)空間，目前在總算力中約占70%，不過增長率不高。智算雖能效優(yōu)于通算和超算，但在總算力中占比增長很快，改進(jìn)智算能效成為主要關(guān)注點(diǎn)。鄔賀銓表示，應(yīng)多措并舉優(yōu)化智算中心能效，主要表現(xiàn)為以下六點(diǎn)：

智算芯片方面，關(guān)注制造工藝、芯片架構(gòu)、軟件優(yōu)化、能源管理等；算法改進(jìn)方面，關(guān)注剪枝量化、稀疏注意力、混合專家模型、知識蒸餾、混合精度等；智能運(yùn)行方面，需根據(jù)負(fù)載來智能調(diào)整軟硬件實(shí)現(xiàn)能效調(diào)優(yōu)，關(guān)注負(fù)載與資源的匹配、硬件資源動(dòng)態(tài)調(diào)整、軟件調(diào)度適應(yīng)任務(wù)變化；致冷技術(shù)方面，關(guān)注從傳統(tǒng)風(fēng)冷到氣流優(yōu)化，自然冷卻、液冷、相變材料的應(yīng)用等；算網(wǎng)協(xié)同方面，關(guān)注動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡、任務(wù)智能分發(fā)、智能路由調(diào)度等；

算電協(xié)同方面，他指出，智算中心用能具有高可靠性、高增長率、高潮汐性、瞬時(shí)沖擊、諧波影響等特點(diǎn)。策略的改進(jìn)要關(guān)注需求響應(yīng)與負(fù)載調(diào)度、分布式能源與儲能、綠電的利用、微電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)等。

具體而言，需求響應(yīng)與負(fù)載調(diào)度，即算力中心根據(jù)電力市場的實(shí)時(shí)電價(jià)或電網(wǎng)負(fù)荷情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)算負(fù)載，助力削峰填谷。一方面算力中心的電力成本可降低10%-30%，另一方面，算力中心可幫助減少電網(wǎng)峰值負(fù)荷5%-10%。

分布式能源與儲能系統(tǒng)，即算力中心配備分布式能源（如太陽能、風(fēng)能）實(shí)現(xiàn)部分能源自給，減少碳排放，還可配備儲能系統(tǒng)，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，儲能系統(tǒng)為算力中心供電，減少對主電網(wǎng)的依賴，同時(shí)降低電力成本。

可再生能源利用，例如，阿里巴巴張北數(shù)據(jù)中心充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能和太陽能資源，可再生能源使用比例超過50%，同時(shí)采用高效冷卻技術(shù)和智能能源管理系統(tǒng)，年均PUE低至1.25，每年減少碳排放數(shù)十萬噸。

微電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)，即算力中心接入微電網(wǎng)或能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與周邊能源設(shè)施的協(xié)同優(yōu)化。微電網(wǎng)可將算力中心的能源利用效率提高10%-20%。

綠色電力采購與碳交易，即算力中心通過購買綠色電力證書或參與碳交易，提高可再生能源使用比例，并提升企業(yè)社會(huì)責(zé)任形象。

此外，他還提出針對電網(wǎng)側(cè)在算電協(xié)同中的措施。一是數(shù)據(jù)對接。算力中心的能源管理系統(tǒng)與電力部門的調(diào)度系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交互。電力部門可提供電網(wǎng)負(fù)荷、電價(jià)、可再生能源發(fā)電量等信息，算力中心則反饋其負(fù)載需求和調(diào)整能力。

二是智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。通過智能電表和傳感器，電網(wǎng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控算力中心的電力消耗情況，及時(shí)調(diào)整調(diào)度策略。電網(wǎng)利用AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)預(yù)測算力中心的負(fù)載變化趨勢，并優(yōu)化電力調(diào)度方案。

三是需求響應(yīng)與負(fù)載管理。電網(wǎng)可以通過實(shí)施分時(shí)電價(jià)或?qū)崟r(shí)電價(jià)，引導(dǎo)算力中心在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段增加計(jì)算任務(wù)，從而平滑負(fù)荷曲線。電網(wǎng)還可以與算力中心簽訂需求響應(yīng)協(xié)議，在電網(wǎng)負(fù)荷過高時(shí)啟動(dòng)算力中心備用電源(如儲能系統(tǒng))以降低電網(wǎng)負(fù)載。

四是儲能系統(tǒng)的部署。電網(wǎng)可以部署大規(guī)模儲能系統(tǒng)（如鋰電池、抽水蓄能），在算力中心負(fù)載低谷時(shí)存儲電能，在負(fù)載高峰時(shí)釋放電能，平衡電網(wǎng)負(fù)荷。

五是可再生能源的靈活調(diào)度。電網(wǎng)需要提高對可再生能源（如風(fēng)能、太陽能）發(fā)電量的預(yù)測精度，以便更好地匹配算力中心的負(fù)載波動(dòng)。通過微電網(wǎng)或虛擬電廠技術(shù)，電網(wǎng)整合算力中心周邊的分布式能源資源，實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)度和優(yōu)化利用。

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